李棟，苗彥平，許雙龍，王尤富，鄭建鋒，崔強，鄧明

(中石油華北油田分公司第三采油廠工程技術(shù)研究所， 河北 滄州 062450)(湖北省油氣鉆采工程重點實驗室(長江大學(xué))，湖北 武漢 430100)(中石油華北油田分公司第三采油廠工程技術(shù)研究所， 河北 滄州 062450)

油井生產(chǎn)過程中，井筒由下向上的溫度、壓力不斷降低，井筒中原油隨溫度、壓力的降低和氣體的析出，溶解的石蠟便以結(jié)晶體析出、長大聚集和沉積在油管壁等固體表面上，出現(xiàn)結(jié)蠟現(xiàn)象[1]。原油中的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)及其他機械雜質(zhì)的存在，使得管壁上沉積的蠟的強度明顯增加，最終導(dǎo)致油管壁或抽油桿表面等形成牢固的油垢，影響油井的正常生產(chǎn)。油井化學(xué)藥劑洗井的目的就是要清除油管壁和抽油桿表面等處的油垢，恢復(fù)油井的正常生產(chǎn)。

洗井液類型(包括化學(xué)藥劑類型及用量等)、洗井液注入體積和洗井液注入速度，是影響油井洗井效果和洗井作業(yè)成本的主要因素。針對原油性質(zhì)、油層巖石物性及地面施工環(huán)境等的變化，廣泛開展了洗井液及其性能的研究[2～6]，對洗井液注入體積和洗井液注入速度等洗井工藝參數(shù)對洗井效果的影響研究較少。針對華北油田第三采油廠(以下簡稱采油三廠)目前使用的除油清洗劑(由表面活性劑、潤濕劑等組成，乳白色粉狀固體)洗井液，首次利用模擬洗井試驗，研究除油清洗劑質(zhì)量分數(shù)、注入洗井液速度和體積對洗井效果的影響，根據(jù)試驗測定的洗井效率的變化規(guī)律，確定合理的洗井工藝參數(shù)，旨在為現(xiàn)場確定出洗井效果好且成本費用低的合理洗井工藝參數(shù)以及嘗試一種確定化學(xué)藥劑洗井合理工藝參數(shù)的新方法。

1 洗井模擬試驗

1.1 試驗材料

試驗用油為采油三廠油井取樣原油;洗井液的化學(xué)試劑是采油三廠目前使用的除油清洗劑(表面活性劑、潤濕劑等組成，乳白色粉狀固體);洗井液配制水是采油三廠王四聯(lián)合站處理水(礦化度為6165mg/L)，模擬油管和套管采用不銹鋼鋼管制作。

1.2 試驗方法

根據(jù)流體力學(xué)相似原理，設(shè)計模擬洗井試驗的油管體積以及油管與套管之間的環(huán)空體積，并模擬現(xiàn)場反洗井過程，模擬洗井主要試驗方法步驟如下：

1)恒溫50℃以一定的速度(速度由小到大)將原油注入到模擬油管中，注入原油體積超過10倍油管體積后(此時原油充滿油管，進入原油體積為油管體積V,V為已知)，恒溫50℃靜置48h，使原油和油管內(nèi)管壁充分接觸。

2)恒溫50℃用聯(lián)合站處理水進行水驅(qū)油(速度由小到大)，驅(qū)替體積達到10倍以上油管體積后，記錄從油管中驅(qū)出的原油體積V1(此時殘留在油管中的原油黏附在油管的管壁處，類似于實際油井油管壁上的油垢)，恒溫50℃靜置360h，使油管管壁上的原油更加牢固附著管壁。計算附著油管管壁的原油體積V2，V2=V-V1。

3)利用一定質(zhì)量分數(shù)除油清洗劑配制的洗井液以一定注入速度清洗油管，并記錄清洗油管的注入速度、清洗油管的總注入洗井液的體積、從油管中清除出的原油體積V3。利用流體力學(xué)相似原理，將試驗注入洗井液的速度轉(zhuǎn)換為現(xiàn)場洗井注入洗井液的速度。

2 試驗結(jié)果及分析

2.1 除油清洗劑質(zhì)量分數(shù)對洗井效果的影響

利用王四聯(lián)合站處理水和不同質(zhì)量分數(shù)的除油清洗劑配制洗井液，按照試驗方法，以現(xiàn)場洗井液注入速度25m3/h、洗井液注入體積等于油管體積的15倍的條件下，測定了不同質(zhì)量分數(shù)除油清洗劑的洗井液的洗井效果，試驗結(jié)果見表1。由表1的結(jié)果可以看出，除油清洗劑質(zhì)量分數(shù)小于0.6%時，除油清洗劑質(zhì)量分數(shù)增加，洗井效率急劇增大；除油清洗劑質(zhì)量分數(shù)大于0.6%時，除油清洗劑質(zhì)量分數(shù)增加，洗井效率只有較微小的增大。試驗結(jié)果說明，除油清洗劑質(zhì)量分數(shù)大于0.6%的洗井液具有好的洗井效果。

洗井液中的表面活性劑具有將附著在油管壁上的油垢分散、剝離的作用[7]。表2是不同質(zhì)量分數(shù)除油清洗劑配制洗井液的表面張力的測定結(jié)果，由表2的結(jié)果可以看出，除油清洗劑質(zhì)量分數(shù)為0.6%的洗井液具有最低的表面張力。由此可知，洗井液在最低表面張力時充分發(fā)揮了表面活性劑的分散、剝離油垢作用，導(dǎo)致好的洗井效果。

表1 不同質(zhì)量分數(shù)除油清洗劑洗井液模擬洗井試驗結(jié)果

表2 不同質(zhì)量分數(shù)除油清洗劑洗井液表面張力測定結(jié)果

2.2 洗井液注入速度對洗井效果的影響

利用王四聯(lián)合站處理水配制除油清洗劑質(zhì)量分數(shù)為0.6%的洗井液，按照試驗方法，累計注入15倍油管體積的洗井液，測定了洗井液在不同注入速度下的洗井效果，試驗結(jié)果見表3。由表3的結(jié)果可以看出，當注入速度小于22m3/h時，洗井效率隨注入速度的增加有較大幅度的增大，當注入速度大于22m3/h時，隨著注入速度的增加，洗井液洗井效率基本不再增大。試驗結(jié)果說明，洗井液合理的注入速度是22m3/h。

洗井液在油管或油管與套管之間的環(huán)空中流動時對管壁上油垢的沖刷力，有利于油垢脫離管壁，洗井液注入速度越大，促使油垢脫離管壁的效果越大。結(jié)合上述分析結(jié)果可知，油井洗井是通過洗井液沖刷力的作用與表面活性劑分散、剝離油垢作用的協(xié)同效應(yīng)來清除管壁的油垢，協(xié)同效應(yīng)越高，清除管壁油垢的能力越強；當洗井液中表面活性劑分散、剝離油垢的作用一定時，協(xié)同效應(yīng)取決于沖刷力的作用。由此可知，當注入速度小于22m3/h時，洗井液注入速度的增加，增加了對管壁油垢的沖刷力，清除油垢的協(xié)同效應(yīng)得到增強，洗井效率增大；當注入速度等于22m3/h時，協(xié)同效應(yīng)得到最好的發(fā)揮，清除油垢的能力達到最大，洗井效率最好。

2.3 洗井液注入體積對洗井效果的影響

利用王四聯(lián)合站處理水配制除油清洗劑質(zhì)量分數(shù)為0.6%的洗井液，按照試驗方法，洗井液注入速度為22m3/h，測定了注入不同體積洗井液的洗井效果，試驗結(jié)果見表4。由表4的結(jié)果可以看出，當注入洗井液體積小于10倍油管體積時，洗井效率隨注入體積的增加有較大幅度的增大；當注入洗井液體積大于10倍油管體積時，隨著注入體積的增加，洗井液洗井效率基本不再增大。試驗結(jié)果說明，洗井液合理的注入體積是10倍油管體積。

表3 不同注入速度的洗井液模擬洗井試驗結(jié)果

表4 不同注入體積的洗井液模擬洗井試驗結(jié)果

上述分析結(jié)果表明，油井洗井是通過洗井液沖刷力的作用與表面活性劑分散、剝離油垢的作用協(xié)同效應(yīng)來清除管壁的油垢。表4的試驗結(jié)果表明，在注入速度和洗井液藥劑質(zhì)量分數(shù)一定時，注入洗井液的體積影響協(xié)同效應(yīng)的程度，這是由于協(xié)同效應(yīng)漸進增強的結(jié)果所致。油管或抽油桿壁上的油垢在不同處的強度是不一致的，初始注入洗井液，協(xié)同效應(yīng)的作用是清除附著壁面上不牢固的油垢，隨著洗井液的不斷注入，協(xié)同效應(yīng)的作用將不斷清除更加牢固的油垢，當注入洗井液的體積達到10倍油管體積時，協(xié)同效應(yīng)達到了應(yīng)有的最大作用，洗井效率不再隨注入體積的增大而增大。

3 結(jié)論與認識

1)根據(jù)流體力學(xué)相似原理建立的油井模擬洗井試驗，采用合理的模擬試驗方法，能較好地模擬洗井液中化學(xué)藥劑質(zhì)量分數(shù)、洗井液注入速度和注入量等洗井工藝參數(shù)。

2)化學(xué)藥劑洗井是通過洗井液沖刷力作用與表面活性劑分散、剝離油垢作用的協(xié)同效應(yīng)來清除油管、抽油桿壁面上的油垢。

2)洗井液的化學(xué)藥劑質(zhì)量分數(shù)、洗井液注入速度和注入量均影響油井洗井效率，只有當三者均達到合理的狀態(tài)時，化學(xué)藥劑洗井才能具有最佳的洗井效果以及最為節(jié)約的洗井成本。